详细超声波驱虫器设计报告 程序加仿真设计.docx

1、详细超声波驱虫器设计报告 程序加仿真设计超声波驱虫器设计报告一、设计任务与要求人们日常生活中,尤其是夏季,人们常常遭遇蚊虫的叮咬,主要是蚊子叮咬后起包发痒,影响了人们的日常生活和工作。根据生物学基本原理,利用蚊虫对超声波均会产生厌恶感,设计了此超声波驱虫器。超声波驱蚊器不但环保节能而且对人体无害。超声波驱虫器主要是NE555构成无稳态多谐振荡器,产生超声波信号,由压电超声波扬声器构成超声波发生装置。从而可以产生频率X围为2364kHzX围内,周而复始地变换十种不同频率的超声波,即可起驱除蚊子、蟑螂、苍蝇、跳蚤、等害虫的效果。 二、方案设计与论证根据设计要求,对于超声波驱虫器的设计,可分为两大部

2、分：1、产生率X围为2364kHzX围内,周而复始地变换十种不同频率的电信号。2、利用2364kHzX围内,周而复始地变换十种不同频率的电信号,驱动超声波喇叭产生超声波。从而达到超声波驱蚊器的设计目标。方案一本方案依据不同种类昆虫,对不同波段超声波厌恶反应的生物现象,设计、制作超声波驱虫器。本设计主要分为三大模块：第一模块设计可提供由220V交流转化为5V直流的电源。第二模块利用STC89C25芯片控制超声波发射频率,以应对不同驱虫需要,并且实现通过按钮切换,并在液晶显示屏上显示超声波驱虫器工作状态。第三模块利用NE555芯片实现不同频率声波信号的输出,输出信号驱动超声波喇叭,且输出频率受控于

3、单片机。最终完成超声波驱虫器的设计,实现相应功能。方案二本方案依据不同种类昆虫,对不同波段超声波厌恶反应的生物现象,设计、制作超声波驱虫器。主要是由NE555和CD4017构成时钟振荡器、计数器和多谐振荡器,由扬声器和三极管构成发生设备,从而可以产生频率X围为23-64KHZ的超声波分为10个频段,NE555双时基电路中,第一个时基电路接成频率可调的1-3HZ无稳态多谐振荡器,第二个时基电路接成无稳态多谐振荡器,但它具有大约45KHZ的固定振荡频率,23KHZ-64KHZ的频率X围,是通过C2两端电压耦合到第二个时基电路的控制电压端来实现,辐射超声波的元件是压电高音喇叭。最终完成超声波驱虫器的

4、设计,实现相应功能。三、单元电路设计与参数计算第一与第二设计方案公共部分,都是IC3NE555构成超声波振荡器。由于NE555的7脚接入阻值不同,它们分别与C3组成的充电时间常数不同,因此在Q0Q9依次为高电平的各个时段内,IC3输出的振荡频率不同。当Q0为高电平时,IC3输出约23KHZ的信号,当Q9为高电平时,IC3输出约64KHZ的信号,驱动超声波喇叭产生超声波。第一种设计由单片机的P0、P2口接16位输出端,分别接16个不同阻值的电阻,P3.3、P3.6、P3.7口分别接三个弹性按钮。当第一个按钮key1按下时,单片机检测到P3.3为低电位P0口工作,当第二个按钮key2按下时,单片机

5、检测到P3.6为低电位P2口工作,当第三个按钮key3按下时,单片机检测到P3.7为低电位P0、P2口工作。单片机P口的工作方式为07循环为高电平,这样就可以使NE555输出16种超声波信号。针对不同害虫有不同工作模式,并且可以将工作方式显示在液晶屏幕上,分别有三种工作方式:INSECT MODEL、MOUSE MODEL、ALL MODEL。程序见附件1第二种设计该电子驱虫器电路由时钟振荡器、计数器、多谐振荡器和音频输出电路组成,多频超声波发生器电路见图,Ic1NE555构成时钟振荡器,产生频率为1HZ的时钟信号,此信号作用于IC2CD4017的时钟输入端cp,使IC2的输出端Q0Q9依次输

6、出高电平,各输出端高电平持续期均为1s,IC3NE555构成超声波振荡器,由于IC2的Q0Q9输出端电阻R4R13的阻值各不相同,他们分别与C3组成的充电时间常数不同,因此在Q0Q9依次为高电平的各个时段内,IC3输出的振荡频率不同。当Q0为高电平时,IC3输出约23KHZ的信号,当Q9为高电平时,IC3输出约64KHZ的信号。十种频率的信号持续期各为1s,周而复始的产生,因而压电扬声器B周而复始的发出10种不同频率的超声波。四、总原理图与元器件清单 1总原理图第一种方案：第二种方案： 2.元件清单元件序号型号主要参数数量备注1LM7812输入1435V输出12V12NE555D输入电压4.5

7、16V23CD4017输入电压315V14瓷片电容1、0.125STC89C52输入定压5V161602液晶屏8个数据口17电阻2.2、6.8、4.7、10、15、18、22、27、33、39、470100128电解电容2200、10、39超声波喇叭20KHZ65KHZ210按钮自弹311变压器220V交流变24V交流1五、安装与调试根据第一种设计方案,将各电子元件焊接在电路板,电路板实物如图所示。在调试过程中分别按key1,key2,key3,在液晶显示屏上分别显示三种工作状态,如图所示。但在随后的调试过程中,P0,P2口16个端口的电位,没有按照程序所写的那样,高低电位循环变化。在随后的检

8、查中,改进了程序写法,检查了电路板的焊接。调试程序后液晶屏可按设计的正常显示,但P0,P2端口任然不能正常工作。由于电路连接稍显复杂,而且焊接过程中安排不合理。因此检查出问题所在特别复杂,便换了第二种方案。第二种方法利用CD4017芯片,产生十个循环高低电位变化的信号,分别与10个阻值不同的电阻相连。从而控制NE555产生十中超声波信号,驱动超声波喇叭。根据第二种设计方案,将各电子元件焊接在电路板,电路板实物如图所示。六、性能测试与分析首先对超声波喇叭的输出电信号在示波器上显示,可发现屏幕中周期性的出现高频,伏指在0.61.16V之间的电信号。首先用透明塑料袋将一只昆虫装入袋中,两个超声波喇叭

9、放入袋。起先昆虫会在袋中飞舞,冲撞熟料袋。等待昆虫安静下来后,接通驱虫器电源,昆虫会出现躁动。 七、结论与心得本次对超声波驱虫器的课程设计中,从选题到制定合适的设计方案,根据方案制定电路图,都是由自己查资料、思考所确定的。查询非电子学资料也非常重要,在实验研究中,得知蚊虫对频率在26-28KHZ声波具有很强的反感性,但对于人耳是听不到这么高频率的声波的。这些生物学方面的资料对于超声波驱虫器频率的选择至关重。再依据制定的方案购买元器件,在洞洞板上焊接电路板。其次,通过这次课程设计,我对仿真软件protues有了一定的认识,积累了焊接电路的经验,更懂得如何使用万用表我掌握了常用元件的识别和测试,熟

10、悉了常用的仪器仪表的使用,例如恒压电源、示波器。初步了解了电路的连接和布局的方法和注意事项；以与如何选择元件参数以提高电路的性能等等。特别是在元器件选用上,通过计算算出来的电容电阻,在市面上未必能买得到,买不到我们只能通过再修改参数或选用临近值的元器件,并且对元器件的价格与其对应的质量,也有了一定的了解。另外,如果买不到所要求的电阻,那就可以选购适当的变阻器来替代。反正一句话,方法不是唯一的,有很多东西是可以相互替换和相互补救的。总的来说,在这次课程设计中学习了电路的基本设计方法,使我对抽象的理论有了具体的认识。加深对课堂知识的理解和应用。同时也锻炼了意志力,遇到问题,解决问题的能力也得到了提

11、高,实现书本知识到工程实践的过渡,让我受益颇多。七、参考文献1 杨欣 胡文锦 X延强 实例解读模拟电子技术 . 电子工业,2013.12 郭天祥 51单片机C语言教程 . 电子工业,2009.13 苏家健. 单片机原理与应用技术 .高等教育,2004.114 周航慈. 单片机程序设计基础 . 航空航天大学,2003.075 余锡存 曹国华.单片机原理与接口技术M.XX:XX电子科技大学6吴小玲,查玉平,陈京元,陈其才.华中师X大学学报J.2014,48附录：#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar cod

12、e tableI=INSECT MODEL;uchar code tableM=MOUSE MODEL;uchar code tableA=ALL MODEL;uchar code table1=WORKING;sbit lcden=P34;sbit lcdrs=P35;sbit key1=P33;sbit key2=P36;sbit key3=P37;const tab0=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;const tab2=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;uchar num,a;void del

13、ay;void write_comlcdrs=0;P1=com;delay;lcden=1;delay;lcden=0;void write_datalcdrs=1;P1=date;delay;lcden=1;delay;lcden=0;void initlcden=0;write_com;write_com;write_com;write_com;write_com;void showiinit;fornum=0;numwrite_data;delay;/write_com;write_com;fornum=0;numwrite_data;delay;while;void showminit

14、;fornum=0;numwrite_data;delay;/write_com;write_com;fornum=0;numwrite_data;delay;while; void showainit;fornum=0;numwrite_data;delay;/write_com;write_com;fornum=0;numwrite_data;delay;while;void insectunsigned char k;fork=1;kP0=tab0k;delay; void mouseunsigned char k;fork=1;kP2=tab2k;delay;void allunsig

15、ned char k;fork=1;kP0=tab0k;P2=tab2k;delay;void delayuint x,y;for0;x-for0;y-;void init1 TMOD=0X01; TH0=/256; TL0=%256; EA=1; ET0=1;void keyscanif delay; if a=1; showi; while; delay; if delay; if a=2; showm; delay; while; if delay; if a=3; showa; delay; while; void main init; init1; while keyscan;ifinsect;ifmouse;ifall;